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1、第7章 角度調(diào)制與解調(diào)電路教學基本要求1.掌握調(diào)角信號的定義、表示式、波形、頻譜等基本特征。2.掌握典型的角度調(diào)制與解調(diào)電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、分析方法和性能特點。3.了解數(shù)字角度調(diào)制的典型調(diào)制與解調(diào)方式及其實現(xiàn)方法。本章教學內(nèi)容7.1概述7.2頻率調(diào)制電路7.3相位調(diào)制電路7.4集成調(diào)頻發(fā)射機7.5調(diào)相信號解調(diào)電路(鑒相器)7.6調(diào)頻信號解調(diào)電路(鑒頻器)7.7數(shù)字角度調(diào)制與解調(diào)7.1 概 述7.1.1角度調(diào)制的定義、特點與用途1.角度調(diào)制的定義載波振蕩的振幅不變，而其總瞬時相角隨調(diào)制信號uΩ(t)按一定關(guān)系變
2、化。角度調(diào)制分為相位調(diào)制和頻率調(diào)制。(1)相位調(diào)制的定義載波振蕩的振幅不變，而其瞬時相位隨調(diào)制信號uΩ(t)線性關(guān)系變化。這樣的已調(diào)波稱為調(diào)相波，常用PM表示。(2)頻率調(diào)制的定義載波振蕩的振幅不變，而其瞬時頻率隨調(diào)制信號uΩ(t)線性關(guān)系變化。這樣的已調(diào)波稱為調(diào)頻波，常用FM表示。2.角度調(diào)制的特點具有抗干擾能力強和較高的載波功率利用系數(shù)等優(yōu)點；但占有更寬的傳送頻帶。3.角度調(diào)制的用途頻率調(diào)制主要應(yīng)用于調(diào)頻廣播、廣播電視、通信及遙測遙控等；相位調(diào)制主要用于數(shù)字通信系統(tǒng)中的移相鍵控。7.1.2調(diào)角波的數(shù)學表示式、
3、瞬時頻率和瞬時相位高頻振蕩信號的一般表示式為式中,Um為高頻振蕩的振幅,θ(t)為高頻振蕩的總瞬時相角。在未調(diào)制狀態(tài),即調(diào)制信號uΩ(t)=0。高頻振蕩信號是載波信號,稱為載波狀態(tài)。設(shè)高頻載波信號的角頻率為ωc,初始相位為0,其數(shù)學表示式為1.調(diào)相波根據(jù)定義，高頻振蕩的振幅Um不變，而瞬時相位隨調(diào)制信號uΩ(t)線性關(guān)系變化。即式中，KP為比例常數(shù)，單位是弧度／伏(rad／V)。調(diào)相波的一般數(shù)學表示式為調(diào)相波的瞬時角頻率為2.調(diào)頻波根據(jù)定義，高頻振蕩的振幅Um不變，而瞬時角頻率與隨調(diào)制信號uΩ(t)線性關(guān)系變化。
4、即式中，Kf為比例常數(shù)，單位是弧度／秒·伏(rad／s·V)。調(diào)頻波的瞬時相位為則調(diào)頻波的一般數(shù)學表示式為7.1.3調(diào)角波的調(diào)制指數(shù)和最大頻移調(diào)相波與調(diào)頻波的比較調(diào)相波調(diào)頻波數(shù)學表示式瞬時相位瞬時角頻率最大相移最大頻移1.調(diào)制指數(shù)調(diào)角波調(diào)制指數(shù)的定義：調(diào)角波的最大相移稱為調(diào)制指數(shù)。(1)調(diào)相波的調(diào)相指數(shù)，(2)調(diào)頻波的調(diào)頻指數(shù)。例如,調(diào)制信號為uΩ(t)=UΩmcosΩt,載波信號為uc(t)=Ucmcosωct，則調(diào)相波的數(shù)學表示式為式中，mP為調(diào)相波的調(diào)制指數(shù)，其值為而調(diào)頻波的數(shù)學表示式為式中，mf為調(diào)頻波的
5、調(diào)制指數(shù)，其值為2.最大頻移調(diào)相波的最大頻移為調(diào)頻波的最大頻移為3.結(jié)論①調(diào)相波的調(diào)制指數(shù)mP與調(diào)制信號頻率Ω無關(guān)，最大頻移與調(diào)制信號頻率成正比。②調(diào)頻波的調(diào)制指數(shù)mf與調(diào)制信號頻率Ω成反比，最大頻移與調(diào)制信號頻率無關(guān)。③調(diào)相波和調(diào)頻波的最大頻移均等于調(diào)制指數(shù)m與調(diào)制信號頻率Ω的乘積。三個頻率參數(shù)的說明單頻調(diào)制時，調(diào)頻波和調(diào)相波均包含有截然不同的三個頻率參數(shù)。(1)載波角頻率ωc，它表示調(diào)制信號為零時的信號角頻率，即調(diào)角波的中心角頻率；(2)最大角頻移Δωm，它表示調(diào)制信號變化時，瞬時角頻率偏離中心角頻率的最大值
6、；(3)調(diào)制信號角頻率Ω，它表示調(diào)角波的瞬時角頻率從最大值ωc+Δωm到最小值ωc-Δωm之間往返變化的角頻率。因為頻率的變化總是伴隨著相位的變化，因此Ω也表示瞬時相位在其最大值和最小值之間變化的角頻率。7.1.4調(diào)角波的波形例7.1.1調(diào)制信號為三角波時，畫出相對應(yīng)的調(diào)相波和調(diào)頻波的波形,并比較調(diào)相波和調(diào)頻波的波形差別。解：7.1.5調(diào)角波的頻譜和頻譜寬度單頻調(diào)制時，調(diào)頻波和調(diào)相波的表達式是相似的，因此，它們具有相同的頻譜。下面僅討論調(diào)頻波的頻譜。設(shè)調(diào)制信號，載波信號uc(t)=Ucmcosωct，則調(diào)頻波的表
7、示式為進行三角變換式中，和均可直接展開成傅里葉級數(shù)其中n均取正整數(shù)。是以為參數(shù)的n階第一類貝塞爾函數(shù)。圖7.1.3第一類貝塞爾函數(shù)曲線其數(shù)值可查表7.1.2或查圖7.1.3所示曲線。利用三角變換式由調(diào)頻波的數(shù)學表示式從上式可以看出，由單音頻調(diào)制的調(diào)頻波，其頻譜特點①調(diào)頻波的頻譜不是調(diào)制信號的頻譜的簡單搬移，而是由載波分量和無數(shù)對邊頻分量所組成。②奇數(shù)項的上、下邊頻分量振幅相等，極性相反；偶數(shù)項的上、下邊頻分量振幅相等，極性相同。從上式可以看出，由單音頻調(diào)制的調(diào)頻波，其頻譜具有以下特點①調(diào)頻波的頻譜不是調(diào)制信號的頻
8、譜的簡單搬移，而是由載波分量和無數(shù)對邊頻分量所組成。②奇數(shù)項的上、下邊頻分量振幅相等，極性相反；偶數(shù)項的上、下邊頻分量振幅相等，極性相同。+…載頻第一對邊頻第二對邊頻第三對邊頻第四對邊頻③載波分量和各邊頻分量的振幅均與mf有關(guān)。mf越大，有效邊頻分量越多。這與調(diào)幅波是不同的，單頻調(diào)制下，調(diào)幅波的邊頻數(shù)目與調(diào)制指數(shù)ma無關(guān)。④對于某些mf值，載波或某邊頻振幅為零。貝塞爾函數(shù)
